JP2008116923A - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】クリーナレス方式に従って画像形成を行なうがフィルミングを発生し難い画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光体ドラム３ａの周囲に、少なくとも、帯電部、露光部、現像部、転写部を有するクリーナレス方式の画像形成装置にあって、転写後の残トナーを回収、または、撹乱するために、転写部と帯電部の間で感光体ドラム３ａの回転軸方向に沿って延びるように配置されたブラシ組み立て体６２，６３と、ブラシ組み立て体のブラシ繊維先端面を、感光体ドラムの外周面に正対して感光体ドラムの外周面に後退自在Ａｂに当接させるとともに、感光体ドラムの回転軸方向に沿って移動可能Ａａにブラシ組み立て体をガイドすることができるブラシ組み立て体ガイド６１と、ブラシ組み立てガイドにガイドされたブラシ組み立て体が感光体ドラムの回転軸方向に沿って移動するようにブラシ組み立て体を駆動するブラシ組み立て体駆動部とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関し、特に転写工程で転写されなかった残存トナーを現像工程で回収するようにしたクリーナレスプロセスを使用する画像形成装置、及びその画像形成方法に関するものである。

従来、電子写真方式を採用する画像形成装置の転写部に関する従来技術として、感光体に対向したコロナチャージャによる転写技術が知られている。しかしながら、この方式では有害なオゾンの発生がある。そこでオゾンレスの転写技術として、接触方式の転写技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。当該従来技術では、半導電性の転写ベルトと、転写ベルトの背面に設けた転写ローラを用いて転写を行う技術が知られている。この場合、転写ローラに転写バイアスを印加することにより転写を行う。

一般に、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック）の複数のトナーにより画像形成するカラー画像形成装置としては、以下（１）〜（４）の方式が知られる。

（１）一つの感光体上に４色のトナーを重ねて像を形成し一括転写する方式。
（２）転写ドラム上に転写材を保持し、転写ドラム４回転で４色の画像を形成する転写ドラム方式。
（３）中間転写体に４色の画像を重ねて形成して、転写材に一括転写する中間転写体方式。
（４）４つの感光体が平行に配置されており、転写材が１パス（通過）する間に４色の画像が形成される４連ドラム方式。

４連ドラム方式のカラー画像形成装置は、４つの平行して配置された像担持体（以降、感光体あるいは感光体ドラムと呼ぶ）の上で形成されたカラー画像を、転写材（印刷紙）の１パス（通過）で多重転写し、カラー画像を形成する。この方法によれば、他の方式による４色の画像形成プロセスの時間に比較して、１／４の時間で画像が形成できる利点があり、高速化に適している。

これらの画像形成装置には、画像形成の一連のプロセスの中で、感光体上に形成したトナー像を転写材に転写した後、感光体上に残存するトナーをクリーニングするためにクリーニング装置を設置している。しかし、このクリーニング装置を設置する方式とは異なる方式として、クリーニング装置を除去し、転写した後に感光体上に残存するトナーは、現像器によって回収して再利用し、トナー消費量を低減する、いわゆるクリーナレスプロセスを利用した画像形成装置がある。

しかし、このクリーナレスプロセスを利用した画像形成装置においては、独立したクリーニング装置が配置されていないので、感光体上に残留したトナーが感光体表面に固着（フィルミング）を発生させることが問題となっている。そこで、例えば、ソレノイドを用いてブラシに振動を与えフィルミングの発生を防止しようとするクリーナレス画像形成技術が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平６−１１０３４３号公報 特開平０５−６１３８３号公報

しかしながら、上記従来のクリーナレス画像形成技術では、ブラシに植設されたブラシ繊維の先端が構成する平面を感光体ドラムに押し付けて固定しているので、ブラシ繊維の先端部分は次第に曲がり、多くのブラシ繊維の側面が感光体ドラムの外表面を摺動することになり、フィルミング防止の効果が低下してしまう場合がある。また、回転軸に対する感光体ドラムの外表面の偏心がある場合に、その偏心に自在に対応することが容易でなく、ソレノイドによる振動やノイズを発生させるおそれもある。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、クリーナレス方式の画像形成装置において、静かで性能のよい簡潔な構造を有して、像担持体（感光体ドラム）にフィルミングが発生し難く、良好な画像形成ができる画像形成装置およびその画像形成方法を提供することを目的とする。

上述した問題点を解決するために、本発明の一態様は、クリーナレスプロセス方式の画像形成装置であって、像担持体と、前記像担持体表面を帯電させる帯電部と、前記帯電部により帯電させた像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する露光部と、前記露光部により像担持体表面に形成された静電潜像を現像剤により顕像化させる現像部と、前記現像部により像担持体表面に形成された現像剤像をシートに転写させる転写部と、前記像担持体表面に対して後退自在に当接するとともに、前記像担持体の表面に沿うように該表面の移動方向と直交する方向に摺動可能なメモリ除去部材とを備えることを特徴とすることができる。

また、本発明の一態様は、クリーナレスプロセス方式の画像形成方法であって、像担持体表面に対して後退自在にメモリ除去部材を当接させておき、前記像担持体の表面に沿う方向に前記メモリ除去部材を摺動させるようにしたことを特徴とすることができる。

以上に詳述したように本発明によれば、クリーナレス方式に従って画像形成を行なうがフィルミングを発生し難い画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の画像形成装置の一例であって、４連タンデム型直接転写方式の画像形成装置を示す断面図である。ここでは、説明を分かりやすくするために、先ず、本実施形態に関するメモリ除去装置以外の部分について説明し、その後に本実施形態の主要部分であるメモリ除去装置などについて一括して説明する。

図１の画像形成装置には、画像形成するためのプロセスユニット１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが設けられている。各プロセスユニットは像担持体（像担持手段）である感光体ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、および３ｄを有し、これらの感光体ドラムに現像剤像（トナー像）を形成する。各色に対応した画像形成装置であるプロセスユニット１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、扱うトナーの色を除けばほぼ同様な構造をしているので、先ず、プロセスユニット１ａについて詳しく説明する。

図１で示される感光体ドラム３ａは、直径３０ｍｍの円筒状であり、感光体ドラム内に図示した矢印方向へ回転可能に配置されている。感光体ドラム３ａの周囲には回転方向に沿って以下のものが配置されている。まず帯電チャージャ（帯電手段）５ａが感光体ドラム１ａの表面に対向して設けられている。この帯電チャージャ５ａは、感光体ドラム３ａを一様に負極性（−）に帯電させる。帯電チャージャの代わりに、導電性ローラやブラシあるいはブレード等によって接触帯電させることも可能である。

帯電チャージャ５ａの下流（感光体ドラムの回転方向）の位置で、画像形成装置本体に、露光装置７ａが設けられている。露光装置７ａは、帯電した感光体ドラム３ａを露光して静電潜像を形成する。また、露光装置７ａの下流には黄色（イエロー）の現像剤を収容した現像器９ａが配置されている。現像器９ａは、収容した現像剤で露光装置７ａにより形成された静電潜像を反転現像する。更に現像器９ａの下流にあって感光体ドラム３ａの下方には、感光体ドラム３ａに対し、被画像形成媒体（転写材）である印刷用紙Ｐ（用紙Ｐ）を搬送する搬送ベルト１１が設置されている。この搬送ベルト１１は感光体ドラム３ａ上に形成された現像剤像と用紙Ｐとが当接し、現像剤像が転写されるように、用紙Ｐを感光体ドラム３ａに向けて搬送する。

感光体ドラム３ａと用紙Ｐとの当接位置よりも下流側には除電ランプ１９ａが設けられている。除電ランプ１９ａは転写後、感光体ドラム３ａの表面電荷を一様な光照射によって除電する。この除電ランプ１９ａによる除電により画像形成の１サイクルが完了し、次の画像形成プロセスの開始として、再び帯電チャージャ５ａが未帯電の感光体ドラム３ａを一様に帯電する。しかし、本例では、除電ランプ１９ａの上流にフィルミング防止装置２０ａが配置されている。すなわち、上述のイエローに関するプロセスユニット１ａは、感光体ドラム３ａ、帯電チャージャ５ａ、現像器９ａ、フィルミング防止装置２０ａ、及び除電ランプ１９ａによって構成されている。

なお、本実施の形態における画像形成装置は、専用のクリーナを有さないクリーナレスプロセスを採用する画像形成装置であり、本発明の実施の形態は、従来においてこのような画像形成装置の感光体ドラムに形成されるフィルミングの発生を防止しようとするものである。

搬送ベルト１１上には、駆動ローラ１５と従動ローラ１３との間に用紙Ｐの搬送方向に沿ってプロセスユニット１ａの他、プロセスユニット１ｂ、１ｃおよび１ｄが配置されている。プロセスユニット１ｂ、１ｃおよび１ｄはいずれもプロセスユニット１ａと同様の構成をしている。即ち、感光体ドラム３ｂ、３ｃ、および３ｄが各々のプロセスユニットのほぼ中心に配置されている。各感光体ドラム３ｂ、３ｃ、および３ｄの周囲にはそれぞれ帯電チャージャ５ｂ、５ｃおよび５ｄが配置されている。帯電チャージャの下流には露光装置７ｂ、７ｃおよび７ｄが配置されている。露光装置の下流には現像器９ｂ、９ｃおよび９ｄ、フィルミング防止装置２０ｂ、２０ｃ、および２０ｄ、除電ランプ１９ｂ、１９ｃおよび１９ｄがプロセスユニット１ａの場合と同様に配置されている。異なるのは現像器に収容された現像剤である。現像器９ｂはマゼンタの現像剤、現像器９ｃはシアンの現像剤、現像器９ｄはブラックの現像剤を収容している。

搬送ベルト１１によって搬送される用紙Ｐはそれぞれの感光体ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、および３ｄと順次当接する。この用紙Ｐとそれぞれの感光体ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、および３ｄとの当接位置近傍には、転写装置（転写手段）２３ａ、２３ｂ、２３ｃおよび２３ｄがそれぞれの感光体ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、および３ｄに対応して設けられている。即ち転写装置２３ａ、２３ｂ、２３ｃおよび２３ｄは対応する感光体ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、および３ｄの下方で搬送ベルト１１の背面に接触するように配置され、したがって、搬送ベルト１１を介してプロセスユニットと対向するように配置される。この場合、転写装置２３ａは、電圧印加手段である正（＋）の直流電源２５ａに接続されている。同様に、転写装置２３ｂ、２３ｃ、および２３ｄは、直流電源２５ｂ、２５ｃ、および２５ｄにそれぞれ接続されている。

なお、図１において、搬送ベルト１１および従動ローラ１３の右側には、用紙Ｐを収容する給紙カセット２６が配置されている。画像形成装置本体には、給紙カセット２６から用紙Ｐを１枚ずつピックアップするピックアップローラ２７が図示矢印ｆ方向に回転可能に設けられている。ピックアップローラ２７と、搬送ベルト１１との間にはレジストローラ対２９が回転可能に設けられている。レジストローラ対２９は所定のタイミングで、用紙Ｐを搬送ベルト１１上へ供給する。また、図１において、搬送ベルト１１および駆動ローラ１５の左側には、現像剤を用紙Ｐ上に定着する定着器３３と、この定着器３３によって定着された用紙Ｐが排出される排紙トレイ３４が設けられている。

上述のように構成された画像形成装置のカラー画像形成プロセスについて説明する。図１の画像形成装置の上面側にある不図示の操作パネル（Ｃｏｎｔｒｏｌ ｐａｎｅｌ）を介して画像形成開始が指示されると、感光体ドラム３ａは図示しない駆動機構から駆動力を受けて回転を始める。帯電チャージャ５ａはこの感光体ドラム３ａを一様に約−６００Ｖに帯電させる。帯電チャージャ５ａによって一様に帯電されたこの感光体ドラム３ａに、露光装置７ａは、記録すべき画像に応じた光を照射し静電潜像を形成する。現像器９ａは現像剤によって静電潜像を現像し（顕像化）、イエローの現像剤像を形成する。感光体ドラム３ａ上に現像剤像を形成するのと同様の手順で、感光体ドラム３ｂ、感光体ドラム３ｃ、感光体ドラム３ｄ上にも各色の現像剤像が形成される。

他方、ピックアップローラ２７は給紙カセット２６から用紙Ｐを取り出し、レジストローラ対２９は、この用紙Ｐを搬送ベルト１１上へ供給する。搬送ベルト１１は用紙Ｐを感光体ドラム３ａ、感光体ドラム３ｂ、感光体ドラム３ｃおよび感光体ドラム３ｄに向けて順次に搬送する。

感光体ドラム３ａと搬送ベルト１１，および転写部材２３ａにより形成される転写領域Ｔａに用紙Ｐが達すると、転写装置２３ａには約＋１０００Ｖのバイアス電圧が印加される。転写装置２３ａと感光体ドラム３ａとの間には転写電界が形成され、感光体ドラム３ａ上の現像剤像は、この転写電界に従って、用紙Ｐ上に転写される。転写領域Ｔａにおいて現像剤像が転写された用紙Ｐは、転写領域Ｔｂに向けて搬送される。転写領域Ｔｂにおいて、転写装置２３ｂに直流電源から約＋１２００Ｖのバイアス電圧を印加することにより、イエロー現像剤像上に重ねてマゼンタの現像剤像が転写される。

マゼンタの現像剤が転写された後、用紙Ｐは転写領域Ｔｃおよび転写領域Ｔｄに向けてさらに搬送される。転写領域Ｔｃにおいて転写装置２３ｃに約＋１４００Ｖのバイアス電圧を印加する事により、既に転写されている現像剤像の上に重ねてシアンの現像剤像が転写され、さらに、転写領域Ｔｄにおいて転写装置２３ｄに約＋１６００Ｖの電圧を印加する事により、ブラックの現像剤像が転写される。このように順次に多重転写された各色の現像剤像は、定着器３３により用紙Ｐ上に定着され、カラー画像が形成される。定着済みの用紙Ｐは排紙トレイ３４上に排出される。

また、転写ベルトが中間転写ベルトとして構成された画像形成装置の一例を示すのが図２であるが、この場合、各感光体３Ａ〜３Ｄ(Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ)上に形成されたトナー像は、中間転写ベルトＭＴＢ上に１次転写され、２次転写部ＳＳにおいて、搬送されてきた用紙Ｐ上にトナー像は一括転写される。その後に、用紙Ｐは定着ユニット３３へ搬送され、画像が定着されて排紙トレイ３４へ排出される。なお、図２において、ＳＣはスキャナ、ＬＵはレーザユニット、ＴＣはトナーカートリッジである。

（第１の実施の形態）
次に、本発明の画像形成装置の第１の実施の形態について説明する。図３は、本発明の画像形成装置の第１の実施の形態に使用されるメモリ除去装置のブラシ部を説明する図である。なお、メモリ除去装置は、ブラシ部と、ブラシ部のブラシ組み立て体を駆動する駆動部（後述）とから構成されている。図３のブラシ部６０は、画像形成装置本体に取り付けられたブラシガイド（付勢案内部）６１と、そのブラシガイド６１を挟むようにして矢印Ａａ，Ａｂで示される直線方向（感光体ドラムの表面に対して垂直な方向（法線方向））に自在に移動できるブラシフレーム６２と、ブラシフレーム６２に取り付けられたブラシ（メモリ除去部材、メモリ除去手段）６３とから構成されている。

ここで、ブラシフレーム６２とブラシ６３とをブラシ組み立て体と呼ぶが、このブラシ組み立て体は、不図示のガイド（摺動案内部）により感光体ドラムの軸方向にもスライド可能にされている。また、ブラシ部６０は、感光体ドラムの軸方向に回転体ドラムと同じ程度に延びており、ブラシ６３もほぼ一定の幅で感光体ドラムの軸方向に回転体ドラムと同じ程度に延びている。また、上述のブラシガイド６１は、ブラシフレーム６２を内側からガイドしているが、ブラシフレーム６２の外側からガイドするような構成にしてもよい。なお、本実施の形態における不図示の摺動案内部は、例えば後述の図７に示すホルダ２０２のような構成とすることができる。

ブラシ６３に用いられている繊維は、ほぼ同じ長さに揃えられ、ブラシ繊維の先端は同じ平面上にあるように構成される。この例のブラシ部６０では、ブラシ６３と感光体ドラムとが当接する場合に、ブラシ繊維の先端が構成する先端平面に関し、感光体ドラムの長さ方向に沿って延びる先端平面の中心線が感光体ドラムの回転軸と平行になるように、かつ、先端平面中心線を通るとともに先端平面に垂直な仮想平面上に感光体ドラムの回転軸がくるように、組み立てられているのが好ましい。換言すれば、ブラシ部６０において、ブラシ繊維の先端が構成する先端平面が感光体ドラムの表面に当接する際に、感光体ドラムの回転軸に正対しているのが好ましい。また水平に設置される感光体ドラムにおいて、ブラシ６３の先端面が感光体ドラム表面に当接する当接位置は、感光体ドラムの中心軸を通る水平面よりも下方に設定され、ブラシ６３は、当接位置の斜め下方から感光体ドラムの表面に付勢されるようにすることも好ましい。

ブラシ組み立て体がブラシガイド６１にガイドされて矢印Ａａ，Ａｂの方向に自在に移動できることにより、感光体ドラム３ａ（３ｂ，３ｃ，３ｄ）の表面が回転中心軸に対して偏心していても、ブラシ繊維の先端は、常に感光体ドラムの表面に追従しながら矢印Ａａ，Ａｂの方向に動いて感光体ドラムの表面にほぼ垂直（法線方向）に当接した状態で、感光体ドラム表面上をブラシ繊維の先端が摺動する。すなわち、ブラシ（メモリ除去部材）は感光体（像担持体）の表面に対して後退自在に設けられる。この場合、ブラシ繊維は曲がりにくい強度を有すること（コシがある）が好ましく、多くのブラシ繊維が曲がって感光体ドラム表面をブラシ繊維の側面で擦ることのないように注意することが好ましい。もちろん、少量のブラシ繊維が曲がり、少量のブラシ繊維の側面が感光体に当たっても良い。

なお、この例において、矢印Ａａ方向に働く力は、ブラシ部６０のブラシ組み立て体の自重の矢印Ａａ方向へのベクトル成分である。ブラシ組み立て体の自重によってブラシ繊維の先端が感光体ドラムの外表面に当接することにより、転写後に感光体ドラムの表面に残った残留トナーは効率的に撹乱（メモリ除去）され、感光体ドラムの表面にフィルミングを発生し難くなる。また、ブラシ繊維の先端は平面を構成するとしたが、感光体ドラムの外表面に沿った曲面でも同様な効果は得られる。

上述の場合において、ブラシ繊維として、ヤング率が１７００Ｎ／ｍｍ²〜３７００Ｎ／ｍｍ²の範囲であるものが好ましく、一例として、アクリル繊維からなるブラシを用いると、フィルミング防止に効果があった。また、ブラシ６３として、カーボン分散した導電性ブラシを採用し、トナーの帯電電荷と逆極性で放電開始電圧以下のバイアス（±１００Ｖ〜５００Ｖ）を印加した。具体的には、トナーの帯電電荷が負極性であるため、ブラシに印加するバイアスを＋３００Ｖとした。これにより、トナーをブラシ側へ吸着しフィルミング防止の効果を上げることができた。なお、ブラシへ印加するバイアスは、必ずしもこの例のように限定されるものではない。例えば、トナーと同極性のバイアスを印加することにより、トナーをマイナス極性に帯電して通過させたり、ＯＮ/ＯＦＦを繰り返したパルスバイアスを印加して、トナーを撹乱したりすることも有効である。なお、ブラシ６３に付着したトナーは下方に図示しないトナー受けを設けることにより回収することができ、また撹乱させて現像器に効率よく回収させることができる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の画像形成装置の第２の実施の形態について説明する。図４は、本発明の画像形成装置の第２の実施の形態に使用されるメモリ除去装置のブラシ部を説明する図である。図４のブラシ部７０は、画像形成装置本体に取り付けられたアーム取り付け軸７１と、一端がアーム取り付け軸７１によって、矢印Ｂａ，Ｂｂの方向に回転自在に取り付けられたブラシアーム７２と、ブラシアーム７２の他端に植設されたブラシ７３とから構成されている。このブラシ７３も一定の幅（図４の断面図で示された）で感光体ドラムの軸方向に回転体ドラムと同じ程度に延びている。このブラシ部７０は、実際には、厚さ１．５ｍｍの金属板上に太さ６デニール（直径約φ２５μｍ）のアクリル繊維を密度１００ｋＦ（単位面積当たりのフィラメント数）で織り込んだ導電性の布を接着し、繊維長５ｍｍになるようにカットして製作したブラシ７３をブラシアーム７２に取り付けて構成している。

このブラシ部７０においても、ブラシ７３と感光体ドラム３ａ（３ｂ，３ｃ，３ｄ）との構造的な関係はブラシ部６０と同様であり、ブラシ７３と感光体ドラムとが当接する場合に、ブラシ繊維の先端が構成する先端平面に関し、感光体ドラムの長さ方向に沿って延びる先端平面の中心線が感光体ドラムの回転軸と平行になるように、かつ、先端平面中心線を通るとともに先端平面に垂直な仮想平面上に感光体ドラムの回転軸がくるように、組み立てられているのが好ましい。換言すれば、ブラシ部７０において、ブラシ繊維の先端が構成する先端平面が感光体ドラムの表面に当接する際に、感光体ドラムの回転軸に正対しているのが好ましい。

すなわち、正対していることにより、ドラムの偏心や回転振動などがあっても、ブラシ繊維の先端は、ドラムの偏心や回転振動などに常に追従し、ブラシ繊維の先端が感光体ドラムの表面にほぼ垂直に当接するように自在に対応し易いからである。

ここで、上述のブラシ部７０のブラシ７３に使用されるブラシ繊維の好ましい特徴について説明する。使用されるブラシ繊維としてはヤング率が１７００Ｎ／ｍｍ²〜３７００Ｎ／ｍｍ² の範囲であるものが好ましく、その一つとして、アクリル繊維からなるブラシを用いると、表−１に示されるようにフィルミング対策の効果が見られた。ヤング率が１０００〜１７００のナイロンブラシを使用した場合、フィルミング対策効果は不十分であった。また、３１００〜３７００Ｎ／ｍｍ²のポリエステルブラシでも効果が見られた。

他方、７５００Ｎ／ｍｍ²のビニロンを使用した場合、感光体表面に傷の発生が多く、画像に白筋の欠陥が発生してしまった。したがって、ブラシ繊維のヤング率としては、１７００Ｎ／ｍｍ²〜３７００Ｎ／ｍｍ²の範囲が好ましいことが分かった。

図６は、従来の固定治具と、本実施形態のＦｒｅｅ機構（例えば、図３）による治具とを用い、ナイロンブラシとアクリルブラシとのフィルミング試験を行なった結果を示すグラフである。両方の治具において、ブラシとしては、表−１で述べられたようなナイロンブラシとアクリルブラシとを用いた。ブラシの移動を固定した従来の方法では、どちらのブラシを使用しても、４００００枚ほどの画像形成のライフ（寿命）試験を行うと、フィルミングが発生した。Ｆｒｅｅ機構を使用した場合においては、ナイロンブラシに関し、４００００枚の画像形成の時点で、少しフィルミングが発生してきた。ブラシ繊維が曲がり易い（ヤング率が小さい）ためにフィルミング防止の効果が不十分であった。他方、ブラシの移動を自在にし、アクリルブラシを使用した場合には、８００００枚以上のライフを行っても、フィルミングは発生しなかった。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の画像形成装置の第３の実施の形態について説明する。図５は、本発明の画像形成装置の第３の実施の形態に使用されるメモリ除去装置のブラシ部を説明する図である。図５のブラシ部８０は、不図示のブラシガイド（付勢案内部）によって矢印Ｃａ，Ｃｂで示される直線方向にガイドされるブラシフレーム８２と、ブラシフレーム８２に取り付けられたブラシ８３と、ブラシ８３を感光体ドラムに当接させているスプリング（弾性体）８４とを有する。スプリング８４は、ブラシフレーム８２とブラシ８３とから構成されるブラシ組み立て体を後退可能に感光体ドラムに当接させている。また、ブラシ部８０は、感光体ドラムの軸方向に回転体ドラムと同じ程度に延びており、ブラシ８３もほぼ一定の幅で感光体ドラムの軸方向に感光体ドラムと同じ程度に延びている。ブラシ８３は、感光体ドラムの軸方向にスライド可能にされている。これらの点では、図３のブラシ部６０と類似しているが、ブラシ８３の自重が感光体ドラムに対する当接力として作用しないために、スプリング８４を用いている点が異なる。この例におけるスプリング加圧力は、ブラシ組み立て体の重量の移動方向成分と、ブラシ組み立て体に対するブラシガイドによる摩擦力との和よりもやや大きい程度とする。なお、ブラシガイドとしては、ブラシフレーム８２を外側から適宜に支えるようにすればよいであろう。

以下に、上述のブラシ部を用いたメモリ除去装置を応用した他の実施形態および効果の確認について説明する。

（応用１）
感光体表面に当接させるブラシ部材として、カーボン分散した導電性ブラシとし、トナーの帯電電荷と逆極性で、放電開始電圧以下のバイアス（１００Ｖ〜５００Ｖ）を印加してもよい。本実施例で使用しているトナーの帯電電荷が負極性であるため、ブラシに印加するバイアスを＋３００Ｖとした。これにより、トナーをブラシ側へ吸着しフィルミング防止効果を向上できる。さらに、ブラシの感光体への当接力に静電気力が加わり、より強い撹乱効果を上げている。しかも、本実施形態のようにブラシ組み立て体の保持がＦｒｅｅな機構となっていることにより、ブラシ繊維の側面ではなく、先端による掻き取りが実現できる。

（応用２）
ブラシヘ印加するバイアスは、必ずしも応用１のように限定されるものではない。

例えば、トナーの帯電電荷の極性と同極性のバイアスを印加することにより、トナーを再帯電し、トナーの帯電電荷を一様に揃えて通過させたり、オン／オフを繰り返したパルスバイアスを印加して、トナーを撹乱したりすることも有効である。

（効果の確認）
ブラシ治具が感光体表面の接線に対して垂直に移動可能なＦｒｅｅ機構として、板金上に形成したブラシをホルダに入れ、感光体面に対して垂直方向に移動可能としたもの（上述の図３）や、加圧バネで支えた構造（図５）も有効である。バネで加圧する場合、加圧力は、先に述べたように、ブラシ重量の移動方向成分の力とブラシとホルダとの摩擦力の和よりやや強い程度に設定し、ブラシ先端が当接するように調整が必要である。

次に、上述したフィルミング防止装置の駆動部の実施の形態について説明する。二成分現像剤を使用するクリーナレスプロセスにおいては、フィルミングの問題の他に、感光体のクリーニングブレードが無いために、感光体上に付着したキャリアがブラシに付着し、感光体表面を筋状に削ってしまい、ハーフトーン画像上に筋状の欠陥が生じるという問題がある。この問題を解決するために、感光体接線に対し垂直方向に移動可能なブラシを設置すると共に、該ブラシを感光体長手方向（感光体ドラムの回転軸に沿う方向）に往復摺動させることにより、フィルミングが無く、かつ、筋状感光体傷による画像欠陥の無い、クリーナレス方式の画像形成装置を提案する。ブラシを横方向（感光体長手方向）に往復運動させることで、ブラシに付着したキャリアを通過させる効果を付与する。

例えば、図７に示される実施の形態のように、ブラシ２０１をホルダ（摺動案内部）２０２内で感光体長手方向にバネ２０３を配置し、反対側からカム２０４を使って逆方向に押す機構である。カムの形状により振動の衝撃を調整できる。台形状のギア２０５，２０６を９０度の向きで噛み合うように配置し、そのギア２０５，２０６によって、装置本体側からのモータ（駆動部又は駆動手段）Ｍによる駆動をカム２０４に伝達し、カム２０４の回転によりホルダ２０２を押す。一方、ホルダ２０２の反対側にはバネ２０３による付勢力でホルダ２０２を押している。両方からの加圧によりブラシホルダは往復運動する。

あるいは、図８に示される実施の形態のように、装置本体側からのモータ駆動をクランク３００を使って、ブラシ３０１の取り付けられたホルダ３０２を上下運動させる。この例では、反対側を回転可能な支点３０３で保持してある。これにより、支点を中心とした回転方向での往復運動となる。このように、感光体表面に沿う方向として、図７の感光体ドラムの軸方向又は図８の感光体ドラム表面の移動方向に沿って、ブラシを往復運動させる。

感光体ドラムの外表面に対しブラシが当接する際の付勢力の違いによる結果（ブラシ荷重とフィルミング評価結果）について図９を参照して説明する。図９の横方向（感光体長手方向）摺動機構（駆動部）においては、回転駆動ギア３１１が回転することによって、回転/横駆動変換螺旋状溝３１２が回転する。この回転によって、横摺動駆動伝達板３１３に接続された伝達バー３１７が直線矢印の方向に往復動するように駆動される。したがって、横摺動駆動伝達板３１３は、直線矢印の方向に沿ってブラシホルダ３１４およびブラシ３１５が往復動するように駆動する。この場合、ブラシホルダ３１４の両端部にはブラシ３１５の当接力（バネ荷重３１６）を調節できる機構が配置されている。ここで、伝達バー３１７、横摺動駆動伝達板３１３、及びブラシホルダ３１４は本実施形態の摺動案内部を構成している。なお、回転駆動ギア３１１は図示しない本実施形態の駆動部又は駆動手段を構成している。

図９の横方向摺動機構において、ブラシホルダの両端部に付勢力が７０ｇｆｔのバネを設置して、合計で１４０ｇの荷重が付勢されるようにして、フィルミング試験を行った。その結果、フィルミングが若干発生し、完全に防ぐことはできなかった。また、付勢力が１００ｇｆｔのバネを使用して２００ｇの荷重となるようにした場合と、１５０ｇｆｔのバネを設置して、合計３００ｇの荷重となるようにした場合と、２５０ｇｆｔのバネを設置して、合計５００ｇの荷重となるようにした場合とで、フィルミング試験を行った結果、６００００枚印字相当ライフ試験においてフィルミング発生のない、良好な結果が得られた。さらに、３００ｇｆｔの付勢力のバネを設置して、合計６００ｇの荷重となるようにセットしてフィルミング試験を行った結果、感光体表面の荒れが酷く、画像濃度の低下が見られた。以上の結果を表にまとめると表−２のようになる。

このことから、ばね荷重は２００ｇから５００ｇの範囲で与えるのが有効であるということができる。

また、ブラシ横摺動の周期を変えて、フィルミング試験を行った。ブラシ横摺動周期とフィルミング評価結果は、以下の表−３に示すごとくである。

上述の結果、感光体１周当たりのブラシ横摺動周期が０．２５（感光体４回転でブラシが１往復する）以下では、フィルミング防止の効果が小さく、４（感光体１回転でブラシが４往復する）以上では、感光体荒れが酷くなってしまうといえる。したがって、感光体１周当たりのブラシ横摺動周期は、０．５から３が有効であるということができる。

また、感光体ドラムの周長をＬ、整数をｎ、ブラシの横摺動周期をＩとした場合に、ブラシの横摺動に関して、ｎＬ≠Ｉが成立するようにブラシを駆動するのが好ましい。なぜならば、ｎＬ＝Ｉが成立してしまう状態であると、ブラシが常に同じ軌跡上をブラッシングすることになり、フィルミング防止の効果が低減するからである。

さらに、二成分現像方式の画像形成装置に関しては、図１０のように、回転ブラシ４１０を配置し、摺動機構４１１で駆動し、該回転ブラシ４１０に接して磁石４１２を配置する。これにより、感光体４２０上に付着したキャリア成分を回転ブラシ４１０により除去し、さらに、磁石４１２によりキャリアを回転ブラシ４１０から除去することができ、感光体４２０の傷を防止することができる。回転ブラシ４１０は、感光体４２０と連れまわりで回転しても良いし、感光体４２０の回転とある一定周期で回転するようにギア駆動で制御しても良い。なお、図１０において、４３０は現像器、４４０は転写ベルトである。ブラシ以外のメモリ除去部材として、スポンジのような発泡弾性体や、樹脂フィルムのような薄板状弾性体などを感光体軸方向に配設しても良い。

本発明を特定の態様により詳細に説明したが、本発明の精神および範囲を逸脱しないかぎり、様々な変更および改質がなされ得ることは、当業者には自明であろう。

本発明の画像形成装置の実施の形態の４連タンデム型直接転写方式の画像形成装置を示す断面図である。 転写ベルトが中間転写ベルトとして用いられている画像形成装置を示す図である。 図１または図２の画像形成装置に用いられたメモリ除去装置の第１の実施形態のブラシ部を示す図である。 図１または図２の画像形成装置に用いられたメモリ除去装置の第２の実施形態のブラシ部を示す図である。 図１または図２の画像形成装置に用いられたメモリ除去装置の第３の実施形態のブラシ部を示す図である。 従来の固定治具と、本実施形態に係るブラシ部のＦｒｅｅ機構による治具とを用い、ナイロンブラシとアクリルブラシとに関するフィルミング試験を行なった結果を示すグラフである。 図３ないし図５で示されたブラシ部のブラシ組み立て体を感光体ドラムの回転軸方向に往復動させる駆動部を説明するための概略図である。 ブラシ部を図７とは異なる方法で駆動する方法を説明するための駆動部の概略図である。 感光体ドラムの外表面に対しブラシが当接する際の付勢力の違いによるフィルミング発生への影響を試験するための横摺動機構を示す図である。 二成分現像方式の画像形成装置におけるキャリア除去の方法を提案する図である。

符号の説明

ブラシ部６０、ブラシガイド６１、ブラシフレーム６２、ブラシ６３。

Claims (12)

1. クリーナレスプロセス方式の画像形成装置であって、
   像担持体と、
   前記像担持体表面を帯電させる帯電部と、
   前記帯電部により帯電させた像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する露光部と、
   前記露光部により像担持体表面に形成された静電潜像を現像剤により顕像化させる現像部と、
   前記現像部により像担持体表面に形成された現像剤像をシートに転写させる転写部と、
   前記像担持体表面に対して後退自在に当接するとともに、前記像担持体の表面に沿うように該表面の移動方向と直交する方向に摺動可能なメモリ除去部材と
   を備える画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記像担持体は水平に設置される感光体ドラムであり、
   前記メモリ除去部材が前記感光体ドラム表面に当接する当接位置は、前記感光体ドラムの中心軸を通る水平面よりも下方に設定され、前記メモリ除去部材は、前記当接位置の斜め下方から前記ドラムの表面に付勢されることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記像担持体の周長をＬ、整数をｎ、前記像担持体の回転周期をＩとした場合に、前記メモリ除去部材は、ｎＬ≠Ｉが成立するように前記像担持体表面を往復運動するように駆動されて像担持体表面を摺動することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３に記載の画像形成装置において、
   前記メモリ除去部材の往復運動の周期は、前記像担持体の２回転動作当たり１往復から、１回転動作当たり３往復までの間であることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記メモリ除去部材の前記像担持体表面に対する押圧力は、２００ｇ重〜５００ｇ重であることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記メモリ除去部材は、前記像担持体の移動方向に対して、転写部の下流側で帯電部の上流側の間に配置されることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記像担持体は感光体ドラムであり、
   前記メモリ除去部材を摺動方向に案内する摺動案内部と、
   前記メモリ除去部材を前記摺動案内部に従って駆動する駆動部と
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記像担持体は感光体ドラムであり、
   前記メモリ除去部材は、一端にメモリ除去部材が設けられたアームを有し、アームの他端はアーム取り付け軸によってアーム取り付け軸周りに回転自在に取り付けられ、かつ、アーム取り付け軸方向にアームがスライドできるようにされており、メモリ除去部材先端が感光体ドラムの表面に当接する当接位置が、水平に設置される感光体ドラムの中心軸を通る水平面よりも上方に設定され、アーム取り付け軸は更にその上に設定され、メモリ除去部材先端はアーム取り付け軸周りの構成を含むメモリ除去部材の自重による回転により感光体ドラムの表面に当接する画像形成装置。
9. 請求項２に記載の画像形成装置において、
   前記メモリ除去部材を感光体ドラムの表面に対して後退自在に案内する付勢案内部と、前記メモリ除去部材を前記付勢案内部による案内方向に付勢する弾性体とを備えることを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項１に記載の画像形成装置において、
    前記像担持体と前記メモリ除去部材は一つのカートリッジとして一体的に支持され、画像形成装置の本体に着脱自在であることを特徴とする画像形成装置。
11. クリーナレスプロセス方式の画像形成方法であって、
    像担持体表面に対して後退自在にメモリ除去部材を当接させておき、
    前記像担持体の表面に沿う方向に前記メモリ除去部材を摺動させるようにした。
12. 請求項１１に記載の画像形成方法において、
    前記メモリ除去部材は、前記像担持体の表面に沿う方向として、前記像担持体表面の移動方向と直交する方向に摺動させられることを特徴とする。

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